JP2008177138A - アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく安全に電動工具を使用できるアダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具を提供する。
【解決手段】 電池を差し込み式で接続可能で定格電圧が１２Ｖの電動工具２００の電源として、電動工具との接続がスライド式で出力電圧が１４．４Ｖの電池パック１００を用いる際に、アダプタ１を介して両者を接続する。アダプタ１は、所定周波数の所望デューティでスイッチングされるＦＥＴ３１を有しており、そのスイッチング動作により電源パック１００と電動工具２００との接続をオンオフすることによって、電池パック１００の出力電圧を降圧する。また、電池パック１００からの電圧を検出し、所定値を外れると過電流または過放電が生じたとしてＦＥＴ３１をオフさせて電動工具２００を停止するので、安全で効率のよい使用が可能になる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、２次電池、特に、リチウム電池（リチウムイオン電池を含む）等の電池パックを、形状または駆動電圧の異なる駆動装置にも適応できるようにするためのアダプタ、アダプタと電池パックとの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具に関する。

コードレス電動工具を駆動する電源として、ニッケル水素電池やニカド電池等の比較的高容量化された２次電池が使用されている。さらに、高容量化および軽量化された２次電池として、リチウムイオン電池を含むリチウム電池が実用化されつつある。

リチウム電池のセル公称電圧は、広く実用に供されているニッケル水素電池やニカド電池に比較すると約３倍高い。基本的にニカド電池、及びニッケル水素電池は１．２Ｖであり、リチウム電池は３．６Ｖであり、そのエネルギ密度はニカド電池の約３倍という性能を持つとともに、小形軽量であるという特徴を有する。さらに、放電効率も良く、比較的低温環境の中でも放電が可能で、広い温度範囲で安定した電圧を得ることができる特徴を有する。

一方、コードレス電動工具は古くから多くの機種で１２Ｖ（ニカド電池、ニッケル水素電池１．２Ｖを直列に１０本接続）の組電池が多く用いられている。しかしながら、リチウム電池だけで組電池を構成した場合、リチウム電池のセル公称電圧は３．６Ｖであり、リチウム電池を直列に接続しても３．６Ｖの倍数となってしまうため、従来から用いられている定格電圧が１２Ｖのコードレス電動工具に対応する電池パックを実現することができず、特許文献1に開示されているように、リチウム電池とニカドまたはニッケル水素電池との組み合わせで１２Ｖの電池パックを構成する方法が提案されている。

また、コードレス電動工具と電池パックとの接続方法としては、コードレス電動工具側に中空の空間部を設け、その空間部に電池パック側に形成した挿入部を差し込んで接続する差込方式や、例えばコードレス電動工具側に設けた溝を電池パック側に設けたレールに組み合わせた状態でスライドさせて接続するスライド方式等が用いられている。
特開２００５−１６０２３３号公報

上述したようなリチウム電池とニカド電池またはニッケル水素電池との組み合わせによって組電池を構成する場合、特許文献１に述べられているように、夫々の充電制御方式が異なり、また電池の夫々の容量や自己放電レベルが異なるので、それら種々の問題を解決するためには多くの複雑な充電制御や自己放電制御が必要になる。

また、上記のように異なる接続方式のコードレス電動工具と電池パックとは互いに直接には接続できず使用不可能であるため、電動工具の接続部の種類に合う電池パックを用意しなければならないという問題もある。一方、アダプタを用いて接続部が適合しない電池パックを電動工具に接続可能にすると、電池パックの出力電圧が電動工具の定格電圧よりも高い場合にも接続が可能になる場合が生じ、電動工具に定格電圧を超える電圧が印加されてしまうという危険性がある。

さらに、電動工具の使用時には、場合によって過電流が流れたり、過放電が生じたり、また電池パックの充電時には過充電が生じたりするという問題があり、安全に使用するための方策が求められている。

従って、本発明の目的は、電動工具と接続部が適合しない電池パックを電動工具に機械的に接続を可能にするとともに、電池パックの電圧を電動工具の定格電圧に合う電圧に変換して出力可能であるとともに、過電流防止および過放電防止が可能で安全に使用できるアダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及び電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のアダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具は、第１の端子と、電動工具と電気的に接続可能な第２の端子と、前記電池パックから前記第１の端子を介して入力された電圧の実効値を変換して前記第２の端子に出力する変圧手段と、を有するアダプタと、前記第１の端子と電気的に接続可能な第３の端子と、前記アダプタへの電力の供給が異常であることを検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により前記異常が検出された場合に前記アダプタへの電力の供給を停止させる第１の停止手段とを有することを特徴とする。

このとき、前記変圧手段は、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフのタイミングを制御するスイッチング制御手段と、を備え、前記第１の停止手段は、前記異常検出手段により前記異常が検出された場合に前記スイッチング手段をオフさせる。

また、前記アダプタは、前記電池パックの電圧を検出するための電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下の場合に前記変圧手段への電力の供給を停止させる第２の停止手段と、を備えるようにしてもよい。

さらにまた、前記変圧手段は、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段の温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度が所定値以上の場合に前記スイッチング手段をオフさせるスイッチング制御手段と、を更に備えることもできる。

本発明の他の側面による接続機器は、電力供給源に接続される第１端子と、電気機器に接続される第２端子と、前記電力供給源の電力を変換する変換手段と、前記電力供給源が異常の場合に前記変換手段を遮断する遮断手段とを有する。

本発明の更に他の特徴によれば、前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、前記遮断手段は、該異常検出手段からの信号により遮断される。

本発明の更に他の特徴によれば、前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、該電圧検出手段により前記電力供給源の異常を検出した場合には前記遮断手段を遮断する。

本発明の更に他の特徴によれば、前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、前記異常検出手段および前記電圧検出手段からの少なくとも一方の信号により前記遮断手段を遮断する。

本発明の更に他の特徴によれば、前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、前記異常検出手段からの信号にかかわらず前記電圧検出手段からの信号により前記遮断手段を遮断する。

本発明の別の側面による電動工具は、電動機と、該電動機と直列に接続されたスイッチと、前記電動機の駆動源となる電池パックと、該電池パックと電気的に接続可能な第１の端子と、前記電動機と電気的に接続可能な第２の端子とを有するアダプタを備えた電動工具であって、前記第１の端子から入力された実効電圧を変換し前記第２の端子から出力する実効電圧変換手段と、前記電池パックが異常の場合に前記電動機と前記電池パックとの閉回路を遮断する遮断手段とを有する。

本発明によれば、リチウム電池の組み合わせのみで、通常の組み合わせでは実現することが出来ない所定の電圧を出力することが可能な電池パックに接続することができ、電動工具の使い勝手が向上する。

また、本発明によれば、電動工具と接続部が適合しない電池パックを電動工具に機械的に接続し、電動工具に適合する電圧を供給することが可能になる。

さらに、本発明によれば、電池パックの電池電圧が変化しても安定して高精度な定電圧を供給することができる。

さらに、本発明によれば、電池パックの無駄なエネルギの消費を抑えることができ低消費化を図ることができる。

さらに、本発明によれば、電池パックの過放電、過電流を防止することができるので、電池パックの安全性、寿命を確保することができる。

（第１の実施の形態）

以下、本発明の第１の実施形態について、図１から図１０を参照して詳細に説明する。まず、図１から図９を参照しながら、電池パック１００をアダプタ１を介して電動工具２００の電源として使用する際の機器の構成について説明する。

図１から図９は、本発明の第１の実施形態に係るアダプタ１の構成および使用状態を示した図である。アダプタ１は、電動工具２００と、電動工具２００の定格電圧と異なる電圧を出力する電池パック１００とを機械的および電気的に接続し、使用可能とする機器である。アダプタ１は、電池パック１００とはスライド式に接続され、電動工具２００とは差し込み式に接続可能であるように構成されている。さらにアダプタ１は、電池パック１００の出力電圧を電動工具２００の定格電圧に変換して供給し、電池パック１００による電動工具２００の駆動を可能にしている。なお、電動工具２００に接続しようとする電池パックがたとえ差し込み式であっても、電池パックの公称電圧が電動工具２００の定格電圧より高い場合には、両者は直接接続されない構造となっている。

図１から図３に示すように、第１の実施の形態においては、スライド式の電池パック１００にアダプタ１をスライド方式によって着脱可能に装着して構成されている。上述のように、本実施の形態による電動工具２００は、差込式の不図示の電池パックを装着して使用されるものであって、接続部として外方に向かって開口する不図示の収納空間（係合部）が形成されており、図示しないが、この収納空間の奥部には、複数の端子を有する電気接続部が設けられている。よって、電動工具２００をスライド式の電池パック１００を電源として使用するには、アダプタ１を単体で電動工具２００に装着しておき、このアダプタ１に電池パック１００をスライド方式によって装着するか、あるいはアダプタ１を予め装着して成るアダプタ付電池パック１００を電動工具２００に差込方式によって装着することが行われる。

以下、アダプタ１の構成を説明する。アダプタ１は、樹脂にて一体成形され、略直方体を成す基部１Ａと、楕円筒状の挿入部１Ｂとを有している。基部１Ａの電池パック側接続面（以下、下面という）は開口しており、開口部に対向する側の面の後部からは挿入部１Ｂが一体に突設されている。また、アダプタ１の内部には不図示の回路基板が保持されて収納されている。

挿入部１Ｂは、電動工具２００に形成された不図示の収納空間に挿入されるものであって、挿入部１Ｂの電動工具側（以下、上部という）外周には、上記回路基板に連なる端子９がそれぞれ露出している。また、挿入部１Ｂの側面には、指示部となるスイッチ５が設けられている。

端子９は、挿入部１Ｂが電動工具２００に形成された収納空間に挿入されると、収納空間の奥部に設けられた電気接続部の端子に接続される。スイッチ５は、電動工具２００に定格電圧以上の電圧を印加することを防止するため、予め定格電圧に適合する位置に合わせて設定しておく切換手段である。スイッチ５の詳細は後述する。

基部１Ａの前面には、電動工具２００側との接続を固定する工具側ラッチ手段８として、操作部８Ａと、該操作部８Ａの後端部に垂直に立設されたラッチ爪８Ｂとが設けられている。また、基部１Ａには、後述する電池パック１００の電池側ラッチ手段１０９の受け側部分(図示せず)が設けられている。図２に示すように、基部１Ａの下面は開口しており、その下面の左右には、左右の側壁に沿って前後方向に延びる一対のレール７が平行に延びている。

左右一対のレール７は、電池パック１００が当該アダプタ１にスライド方式によって装着されるときのガイドとしての機能と、装着された電池パック１００のアダプタ１からの脱落を防ぐ係止機能を果たす。

工具側ラッチ手段８の操作部８Ａと図示しない電池側ラッチ手段１０９の受け側部分とは、ラッチ手段を付勢する加圧方向が一致しないように配置されている。具体的には、工具側ラッチ手段８の操作部８Ａは、基部１Ａの前面に沿って設けられており、垂直に立設されたラッチ爪８Ｂは図示しないスプリングで前方に付勢される。一方、電池パック１００の電池側ラッチ手段１０９の図示しない受け側部分は、基部１Ａの左右方向に付勢されるように構成されている。

そして、アダプタ１を電動工具２００から取り外すには、アダプタ１に設けられた工具側ラッチ手段８の操作部８Ａをスプリングの付勢力に抗してアダプタ１の後方に押せば良い。すると、ラッチ爪８Ｂの電動工具２００側の不図示の係合溝との係合が解除される。

次に、電池パック１００の構成の詳細について説明する。電池パック１００は、樹脂にて形成された略直方体のケースの内部に、後述するリチウムイオン電池等の充電可能な複数の電池が収納されている。図１に示すように、電池パック１００のアダプタ側接続面（以下、上面という）には接続部１０１が設けられている。更に、電池パック１００には、電池側ラッチ手段１０９の操作部１０９Ａが左右の側壁に沿ってそれぞれ１つずつ計２つ設けられている。

接続部１０１には、端子挿入部１０３と左右一対のリブ１０５が設けられている。一対のリブ１０５は、基部１Ａの左右の側壁に沿って前後方向平行に延びており、該リブ１０５の下方には断面矩形の係合溝１０７が前後方向に互いに平行に形成されている。

電池側ラッチ手段１０９には、不図示のラッチ爪が左右の係合溝１０７に突出して設けられ、操作部１０９Ａが電池パック１００の内方に押圧されると、係合溝１０７から退避する。このとき、アダプタ１をその左右のレール７が電池パック１００の左右の係合溝１０７に後方から嵌合したまま前方へスライドさせると、該アダプタ１の左右のレール７が電池パック１００の左右の係合溝１０７に係合することによってアダプタ１が電池パック１００に結合される。このとき、左右のラッチ爪は、図示しない付勢手段の復元力によって外側方向へ突出してアダプタ１の係合溝７Ａに係合するため、アダプタ１が電池パック１００に確実に装着される。上述のようにしてアダプタ１が電池パック１００に装着されて、図３に示すようにアダプタ付電池パック１５０が組み立てられる。

また、アダプタ１を電池パック１００から取り外すには、電池パック１００に設けられた電池側ラッチ手段１０９の左右の操作部１０９Ａをスプリングの付勢力に抗して電池パック１００の内側方に押せば良い。すると、該ラッチ爪のアダプタ１側の係合溝７Ａとの係合が解除されるため、アダプタ１を電池パック１００から取り外すことができる。

図４に示すように、アダプタ１と電池パック１００とが接続されたアダプタ付電池パック１５０は、アダプタ１を上にしてその挿入部１Ｂを電動工具２００に形成された不図示の収納空間に下方から挿入することによって、電動工具２００の下端に装着される。

電動工具２００は、例えば電動ドリルであって、側面視Ｔ字状を成し、胴体部２００Ａと、胴体部２００Ａから略直角に延びるハンドル部２００Ｂとを有している。胴体部２００Ａの内部には駆動源としての不図示のモータが内蔵されており、胴体部２００Ａの前端には先端工具保持部であるドリルチャック２００Ｃが回転可能に設けられ、このドリルチャック２００Ｃに先端工具である例えばドリルビットが着脱可能に装着される。

胴体部２００Ａからはハンドル部２００Ｂが略直角に延びており、このハンドル部２００Ｂの端部（図４の下端部）にはアダプタ付電池パック１５０が着脱可能に装着されている。ハンドル部２００Ｂの上端前部の胴体部２００Ａとの接続部にはトリガスイッチ２０２が設けられている。

ところで、電動工具２００は、ハンドル部２００Ｂの下端に差込式の不図示の電池パックを装着して使用されるものであって、上述のように、スライド式の電池パック１００を電源として用いる際には、アダプタ１を用いて電動工具１に装着する。

このとき、アダプタ１に設けられた工具側ラッチ手段８のラッチ爪８Ｂが電動工具２００側の不図示の係合溝（工具側ラッチ手段８の受け側部分）に係合することによってアダプタ付電池パック１５０の電動工具２００からの脱落が防がれるとともに、アダプタ１の挿入部１Ｂの外周に配置された複数の端子９が電動工具２００のハンドル部２００Ｂの収納空間に設けられた不図示の電気接続部の複数の端子に接続され、電池パック１００から電動工具２００への給電が可能となる。

また、アダプタ１又はアダプタ付電池パック１５０の電動工具２００のハンドル部２００Ｂに対する着脱は工具側ラッチ手段８によって行われ、アダプタ１と電池パック１００との着脱は電池側ラッチ手段１０９によって行われる。

なお、図５に示すように、スライド式の電池パック１００は、スライド式の電池パックを直接接続可能な電動工具３００と直接接続可能である。電動工具３００は、胴体部３００Ａと、胴体部３００Ａから略直角に延びるハンドル部３００Ｂとを有している。胴体部３００Ａの内部には駆動源としての不図示のモータが内蔵されており、胴体部３００Ａの前端には先端工具保持部であるドリルチャック３００Ｃが回転可能に設けられ、このドリルチャック３００Ｃに先端工具であるドリルビット３１０が着脱可能に装着される。

ハンドル部３００Ｂの電池パック側接続部３００Ｄはスライド式になっており、上述したアダプタ１００の電池パック側接続部と同様の構成を有する。このとき、電池パック１００と電動工具３００との接続は、電池パック１００とアダプタ１との接続と同様に可能である。

続いて、スイッチ５の構成について説明する。図６および図７に示すように、アダプタ１の挿入部１Ｂ側面に設けられたスイッチ５は、２つの位置５Ａまたは位置５Ｂに設定される。位置５Ａは、例えばアダプタ１で変換せず出力電圧が１４．４Ｖ、即ち電池電圧がそのまま出力されることを表し、位置５Ｂは、アダプタ１で変換された出力電圧が例えば１２Ｖであることを表す。なお、スイッチ５は、位置５Ａ（１４．４Ｖ）に設定されている場合には、１２Ｖの電動工具、即ち、定格電圧が１４．４Ｖより小さい電動工具には接続できないように誤挿入防止機能を有している。

図８は、図７のＡ−Ａ面における断面図である。図８に示すように、スイッチ５は、回動部８１に接続されている。回動部８１は、開口部８３を有する略扇形の平板であり、扇形の中心に相当する固定部８１Ａを中心に所定角度回動可能に構成されている。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、開口部８３にはアダプタ１内に設けられた回路基板上に設けられる後述するスイッチピン１５Ｃが挿入されており、回動部８１の回動に連動して端子１５Ａと端子１５Ｂとの間で回動する。なお、回動部８１には一端が回動可能に支持されたバネ８５が接しており、バネ８５の他端は挿入部１Ｂ内に回動可能に支持され、回動部８１を所定の位置（端子１５Ａと端子１５Ｂの位置）に付勢する。

図８（ｂ）の位置では、スイッチ１５は端子１５Ａに接続された状態にあり、このとき、スイッチ５は位置５Ａに設定され、アダプタ１で変換されて出力される電圧（実際には変圧されず、出力電圧は電池電圧１４．４Ｖとなる）が１４．４Ｖであることを示している。図８（ｄ）の位置では、スイッチ１５は端子１５Ｂに接続された状態にあり、このとき、スイッチ５は位置５Ｂに設定され、変換電圧が１２Ｖであることを示している。

図９に示すように、スイッチは別の形態でもよい。図９のスイッチ８７はスライド式のスイッチであり、挿入部１Ｂに設けられたレール８９に沿って位置８７Ａから位置８７Ｂまで移動し、電動工具の定格電圧に合わせて変換する電圧を設定できる。このとき、図示しない機構によりスイッチ１５が端子１５Ａと端子１５Ｂとの間で切り換えられるように構成されている。よって、図８の場合と同様に出力電圧を選択することができる。

次に、本発明の第１の実施の形態によるアダプタ１と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００との電気的な構成について説明する。図１０は、アダプタ１と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００の接続状態を示した回路図である。

図１０に示すように、電池パック１００は、リチウム電池１１１〜１１４からなる組電池１１０を備えた電池パックであって、電圧３．６Ｖの素電池を４本直列に接続しており公称電圧は１４．４Ｖである。電動工具２００は、モータ２０１とスイッチ２０２等から構成される駆動装置であり、本実施形態では電動工具であって一般的な定格電圧１２Ｖ用のコードレス電動工具である。

電動工具２００を使用する際には、上述のようにアダプタ１を電池パック１００に接続する。アダプタ１は入力電圧、すなわち電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖを降圧させ、電動工具２００の定格電圧に対応する電圧１２Ｖに変換する。アダプタ１を１２Ｖ用の電動工具２００に接続することで正常に動作可能になる。

図１０において、電池パック１００は、リチウム電池１１１〜１１４からなる電池組１１０、電池組１１０の正極に接続されたプラス端子と負極に接続されたマイナス端子、電池組１１０の各リチウム電池１１１〜１１４の各電圧を監視する保護ＩＣ１２０、電池組１１０の温度を検出するサーミスタ１３０、充電時の異常な温度上昇を防ぐサーマルプロテクタ１３１、充電時の素電池数を識別可能にする識別抵抗１３２、電池パック１１０の使用状況、使用来歴を記憶し、電池パック１００の充電状態を監視し制御する信号を出力可能な電池パック制御回路１４０を備えた電池パックである。なお、本実施形態ではプラス端子を放電用（＋端子）と充電用（Ｌ＋端子）と別々に設けているが共通に設けても良い。また、電池パック１００は、電池組１１０に流れる電流を検出する電流検出抵抗（不図示）を有している。この電流検出抵抗は、例えば、電池組１１０の最上位の素電池１１１のプラス側と電池組１１０の正極に接続されたプラス端子との間に接続され、その両端の電位差を保護ＩＣにより検出することで電流を検出する。

保護ＩＣ１２０は、電池組１１０を構成する素電池１１１〜１１４の各電圧を監視しており、少なくとも一つが過放電になった場合には電池状態信号を出力するためのＬＤ端子に放電停止信号を出力する。また、上述の電流検出抵抗により電池組１１０に過電流が流れたことを検知した場合にも、ＬＤ端子に放電停止信号を出力する。一方、電池パック１００を充電する際に過充電になった場合には、ＬＥ端子を介して後述する充電器に充電停止信号を出力し、電池パック１００の充電を停止する。

電動工具２００は、モータ２０１、モータ２０１と直列に接続されたスイッチ２０２、及びモータ２０１と並列に接続されたフライホイールダイオード２０３を備えた駆動電圧が１２Ｖ用の電動工具である。

アダプタ１は、電池パック１００のプラス端子と電気的に接続されるプラス端子と、マイナス端子と電気的に接続されるマイナス端子と、電池パック１００の電池状態信号を出力するＬＤ端子と電気的に接続されるＬＤ端子と、電動工具２００のプラス端子及びマイナス端子と電気的に接続されるプラス端子及びマイナス端子（図１から図３における端子９）とを備えると共に、定電圧回路１０、電源供給回路２０、スイッチング回路３０、電源供給保持回路（電源供給保持手段）４０、スイッチング制御回路２、スイッチ１５から主に構成されている。

定電圧回路１０は、３端子レギュレータ１０と、コンデンサ１２、１３からなり、電源供給回路２０を介して供給される電池パック１００の電池電圧を、スイッチング制御回路２、電源供給保持回路４０の電源電圧、例えば５Ｖの回路電源電圧に変換する。この定電圧回路１０により、電池電圧が変動しても安定した例えば５Ｖの回路電源電圧を供給することができる。

電源供給回路２０は、ＦＥＴ２１、２２、抵抗２３〜２５、ツェナーダイオード２６、及びコンデンサ２７から構成される。電動工具２００のスイッチ２０２のオン動作に対応して、後述するスイッチング回路３０を構成するＦＥＴ３１のドレイン端子に電圧が印加されると、電源供給回路２０のＦＥＴ２２がオンしてＦＥＴ２１がオンするため、定電圧回路１０に電池電圧を供給することになる。

スイッチング回路３０は、ＦＥＴ３１、抵抗３２〜３４、ツェナーダイオード３５、コンデンサ３６、ダイオード３７から構成されている。抵抗３４、コンデンサ３６、ダイオード３７は電動工具２００の逆起電力対策用のスナバ回路である。スイッチング回路３０は、電池パック１００と電動工具２００の電流路、すなわち、本実施形態では、電池パック１００と電動工具２００とのマイナス端子間に接続されており、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に、後述するスイッチング制御回路２のスイッチング周波数及びスイッチングデューティに応じた信号が入力されることにより、電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖが電動工具２００に対応した電圧１２Ｖに変換される。また、後述するように、電池パック１００の保護ＩＣ１２０から電池組１１０の過放電信号、過電流信号等の放電停止信号がＬＤ端子を介してＦＥＴ３１のゲート端子に入力されると、ＦＥＴ３１はオフし電池パック１００と電動工具２００間の閉回路を遮断する。なお、スイッチング回路３０は、電池パック１００と電動工具２００のプラス端子間に接続されてもよい。

スイッチング制御回路２は、定電圧回路１０により例えば５Ｖの回路電源電圧が供給されることで動作可能となり、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１のスイッチング周波数とデューティを制御する。スイッチング制御回路２の出力に基づいて、アダプタ１への入力電圧すなわち電池パック１００の電池電圧を電動工具２００が駆動可能な所定の電圧に変換させるためにパルス的な信号をスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に出力する。

スイッチ１５は、出力電圧の切換手段であり、端子１５Ａ、端子１５Ｂおよびスイッチピン１５Ｃで構成されている。スイッチピン１５Ｃが端子１５Ａに接続されている場合には、電圧変換はオフ状態となり、スイッチング回路３０に定電圧回路１０の出力である例えば５Ｖを入力してＦＥＴ３１を継続的にオンさせる。スイッチピン１５Ｃが端子１５Ｂに接続されているときには、電圧変換がオン状態となり、スイッチング制御回路２からスイッチング回路３０に所定のパルス的な信号を入力させ、ＦＥＴ３１を所定のデューティでオンオフさせる。すなわち、本実施の形態においては、端子１５Ａに接続されていると、電動工具２００に１４．４Ｖの電圧が出力され、端子１５Ｂに接続されていると電圧変換により１２Ｖの電圧が出力される。なお、スイッチピン１５Ｃが端子１５Ａに接続されるときは、図８（ａ）及び（ｂ）に相当し、スイッチピン１５Ｃが端子１５Ｂに接続されるときは、図８（ｃ）及び（ｄ）に相当する。

電源供給保持回路４０は、カウンタＩＣ４１、トランジスタ４２、プルアップ抵抗４３から構成される。電動工具２００のスイッチ２０２のオン動作に対応して、電源供給回路２０および定電圧回路１０を介してスイッチング制御回路２と電源供給保持回路４０に例えば５Ｖの回路電源電圧が供給されると共に、トランジスタ４２がオンする。トランジスタ４２のオンの間は電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にはＧＮＤレベルの信号が入力されるため、ＦＥＴ２１のオン状態が維持される。

カウンタＩＣ４１は、電源供給回路２０から電源が供給される時間をカウントし、所定時間経過するとトランジスタ４２をオフする信号を出力する。トランジスタ４２のオフにより電源供給回路２０はオフされスイッチング制御回路２及び電源供給保持回路４０の電源供給が遮断される。すなわち、電動工具２００の動作後、所定時間はアダプタ１の電源供給回路２０等の内部回路だけ動作させ、所定時間経過後は、トランジスタ４２はオフされるので電源供給回路２０がオフされる。従って、電源供給回路２０をオンするためには再び電動工具２００のスイッチ２０２のオン動作を行うことになる。

なお、コンデンサ３はノイズ除去用として設けられており、フライホイールダイオード４は電動工具２００の逆起電力対策用として設けられている。

次に、電池パック１００を、アダプタ１を介して電動工具２００に接続した状態での動作について説明する。

まず、上述したスイッチ５の位置により変換したい電圧を選択する。本実施の形態においては、電池パック１００の１４．４Ｖの出力電圧を、電動工具２００の定格電圧である１２Ｖに変換するので、スイッチ５を位置５Ｂに設定することにより、スイッチピン１５Ｃを端子１５Ｂに接続する。この状態で電動工具２００のスイッチ２０２がオンされると、スイッチング回路３０を構成するＦＥＴ３１のドレイン端子に電圧が印加される。これにより、電源供給回路２０のＦＥＴ２２のゲート端子に電圧が印加されるためＦＥＴ２２がオンし、ＦＥＴ２２のオンによりＦＥＴ２１もオンする。これにより定電圧回路１０には電池電圧が供給されることになる。

定電圧回路１０に電源電圧（電池電圧）が供給されると、定電圧回路１０は電源電圧を例えば５Ｖの回路電源電圧に変換し、スイッチング制御回路２と電源供給保持回路４０に供給すると共に、トランジスタ４２をオンする。トランジスタ４２がオンすると、電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にはＧＮＤレベルの信号が入力されるため、トランジスタ４２のオンの間はＦＥＴ２１のオン状態が維持される。

また、スイッチング制御回路２に例えば５Ｖの回路電源電圧が入力されると、スイッチ５が位置５Ｂに設定されることによりスイッチ１５が端子１５Ｂに接続されている場合には電圧変換を行うことになり、スイッチ１５を介してスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に、スイッチング制御回路２のスイッチング周波数及びスイッチングデューティに応じた信号が入力される。本実施形態では、電動工具２００の定格電圧は１２Ｖなので、電池パック１００の公称電圧１４．４Ｖから１２Ｖ（実効電圧）に降圧するために、スイッチング制御回路２は所定の周波数でデューティを１２Ｖ／１４．４Ｖ＝８３％としてパルス信号をスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングする。変換されたパルス信号は、デューティ８３％でオンとオフを繰返すため実効電圧が下がり１４．４Ｖから１２Ｖに変換され、実効値１２Ｖの電圧としてアダプタ１のプラス端子およびマイナス端子を介して電動工具２００に供給され、モータ２０１を回転させて電動工具２００を駆動する。

なお、スイッチ５が位置５Ａに設定されることによりスイッチ１５が端子１５Ａに接続されている場合には、ＦＥＴ３１は常にオン（デューティ１００％）となるため、電池パック１００の出力である１４．４Ｖがそのままプラス端子とマイナス端子との間に出力される。

電動工具２００のスイッチ２０２がオフされると、モータ２０１は電圧が供給されなくなり、停止する。アダプタ１においては、電池パック１００から電源供給回路２０および定電圧回路１０を介して電源供給保持回路４０への例えば５Ｖの回路電源電圧供給は継続しており、トランジスタ４２はオンとなっている。一方、カウンタＩＣ４１は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されてからの時間をカウントしており、所定時間経過するまではトランジスタ４２がオンを継続することで、電源供給回路２０および定電圧回路１０は駆動されている。所定時間経過すると、電源供給保持回路４０（カウンタＩＣ４１）はトランジスタ４２をオフする信号をトランジスタ４２に出力し、トランジスタ４２がオフすることにより電源供給回路２０がオフされ、アダプタ１への電池パック１００からの電源供給が遮断される。
（省電力機能）

本実施の形態においては、上記のように電池パック１００のエネルギを無駄に消費しないようにするための省電力機能が備えられている。すなわち、カウンタＩＣ４１は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されるとその時間をカウントし、所定時間経過するとトランジスタ４２をオフする信号を出力する。トランジスタ４２のオフにより電源供給回路２０はオフされ、スイッチング制御回路２及び電源供給保持回路４０への電源供給が遮断される。よって、電動工具２００のスイッチ２０２がオフされているときや電動工具２００が接続されていないときには、アダプタ１内での回路の動作を制限することになり、電池パック１００の消費電力を抑制することができる。すなわち、電動工具２００の動作後、所定時間はアダプタ１の電源供給回路２０等の内部回路だけ動作させ、所定時間経過後は、トランジスタ４２をオフすることで電源供給回路２０をオフにし、省電力化を実現している。
（過放電防止機能および過電流防止機能）

本実施の形態においては、電池パック１００の保護ＩＣ１２０は、上記したように、過放電検出機能と過電流検出機能とを有している。また、充電時には過充電検出機能も有している。電池パック１００の保護ＩＣ１２０は、電池組１１０の過放電を、各リチウム電池１１１〜１１４の各電池電圧を検出することで監視している。検出された各電圧のいずれか１つでも一定値を下回ると、過放電信号をＬＤ端子を介してアダプタ１に出力する。また、保護ＩＣ１２０は、過電流を不図示の電流検出抵抗により検出された電池組１１０の電流を検出することにより監視している。検出された電流が一定値を上回ると、過電流信号をＬＤ端子を介してアダプタ１に出力する。過放電信号または過電流信号が放電停止信号としてＬＤ端子を介してスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に入力されると、ＦＥＴ３１はオフし電池パック１００と電動工具２００間の閉回路を開放し、電動工具２００への電力の供給を遮断する。

これらの過放電防止機能、過電流防止機能により、電池パック１００の過放電や過電流を防止することができ、電池パック１００の異常発熱や、モータ２０２のロック等の異常動作を防止するとともに、電池パック１００の故障や寿命低下を防止することができる。

なお上述のように、本実施形態の電動工具２００は、電池パックを直接接続する場合には、差込式の電池パックを駆動源とするものである。よって、上述のように、スライド式の電池パック１００を使用するためには、差込式のアダプタ１を介して電池パック１００を接続する。

以上詳細に説明したように、第１の実施の形態による電池パック１００、アダプタ１および電動工具２００によれば、電池パック１００と電動工具２００との差込形式が異なる場合、または電池パック１００の出力電圧と電動工具２００の駆動電圧とが異なる場合にも、アダプタ１を介することで電池パック１００により電動工具２００を駆動させることが可能になる。また、省電力機能、過放電防止機能、および過電流防止機能を有しているので、効率よく安全に電動工具２００を使用することができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）

以下、本発明の第１の実施形態の第１の変形例について、図１１を参照して詳細に説明する。第１の実施形態と同様の構成、動作を有するものについては同一番号を付し、説明を省略する。

アダプタ１６０の外観の構成は、アダプタ１と実質的に同一である。ここでは、アダプタ１６０と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００との電気的な構成について説明する。図１１は、アダプタ１６０と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００の接続状態を示した回路図である。

アダプタ１とアダプタ１６０との相違は、電池パック１００と電動工具２００とのそれぞれのプラス端子の間にインダクタ７１を設け、電動工具２００側のプラス端子とマイナス端子との間にコンデンサ７２を設けたことである。これらのインダクタ７１およびコンデンサ７２は、電動工具２００へのパルス状の電圧波形を平滑するために設けられている。アダプタ１における場合と同様に変換されたパルス状の電圧波形は、インダクタ７１およびコンデンサ７２で平滑化され、１２Ｖの略直流電圧としてアダプタ１６０のプラス端子およびマイナス端子を介して電動工具２００に供給され、モータ２０１を回転させて電動工具２００を駆動する。

以上のように第１の実施の形態の第１の変形例によるアダプタ１６０とそれに接続される電池パック１００および電動工具２００によれば、第１の実施の形態による効果に加え、より安定した電圧供給が可能になり、モータ２０１のより精密な制御や、他の制御が可能になる。例えばモータ２０１の位相制御や、作業中の照明のための蛍光灯の点灯等が可能になる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）

以下、本発明の第１の実施形態の第２の変形例について、図１２および図１３を参照して詳細に説明する。第１の実施形態または第１の実施形態の第１の変形例と同様の構成、動作を有するものについては同一番号を付し、説明を省略する。

アダプタ５００の外観の構成は、アダプタ１およびアダプタ１６０と実質的に同一である。アダプタ５００は、電動工具２００と、電動工具２００の定格電圧と異なる電圧を出力する電池パック１００とを機械的および電気的に接続し、使用可能とする機器である。アダプタ５００は、電池パック１００とはスライド式に接続され、電動工具２００とは差し込み式に接続可能であるように構成されている。さらにアダプタ５００は、電池パック１００の出力電圧を電動工具２００の定格電圧に変換して供給し、電池パック１００による電動工具２００の駆動を可能にしている。

ここでは、アダプタ５００と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００との電気的な構成について説明する。図１２は、アダプタ５００と、それに接続される電池パック１００と１２Ｖの電動工具２００の接続状態を示した回路図である。電池パック１００および電動工具２００については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

アダプタ５００は入力電圧、すなわち電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖを降圧させ、電動工具２００の定格電圧に対応する電圧１２Ｖに変換する。

アダプタ５００は、電池パック１００のプラス端子と電気的に接続されるプラス端子と、マイナス端子と電気的に接続されるマイナス端子と、電池パック１００の電池状態信号を出力するＬＤ端子と電気的に接続されるＬＤ端子と、電動工具２００のプラス端子及びマイナス端子と電気的に接続されるプラス端子及びマイナス端子とを備えると共に、定電圧回路１０、電源供給回路２０、スイッチング回路３０、電源電圧検出回路５４０、マイコン５０２、スイッチ５０５およびサーミスタ５０６から主に構成されている。アダプタ１とアダプタ５００との相違は、スイッチング制御回路２に代えてマイコン５０２を設け、スイッチ１５に代えて電圧変換をするか否かを選択するスイッチ５０５を設け、電源供給保持回路４０は省略してその機能はマイコン５０２が行うようにし、電池パック１００の電圧を検出する電池電圧検出回路５４０、およびＦＥＴ３１の温度を検出するサーミスタ５０６を追加したことである。

電源供給回路２０は、電動工具２００のスイッチ２０２のオン動作に対応して、スイッチング回路３０を構成するＦＥＴ３１のドレイン端子に電圧が印加されるとＦＥＴ２２がオンするのでＦＥＴ２１がオンし、電池電圧検出回路５４０および定電圧回路１０に電池電圧を供給する。

電池電圧検出回路５４０は、プラス端子とグランドラインとの間に直列に接続された抵抗５４１および抵抗５４２と、抵抗５４２に接続されたノイズ防止用のコンデンサ５４３とから構成されている。電池電圧検出回路５４０は、電池パック１００の電池電圧を抵抗５４１と抵抗５４２により分圧し、抵抗５４２の電圧をマイコン５０２に出力する。

定電圧回路１０は、電源供給回路２０を介して供給される電池パック１００の電池電圧を、マイコン５０２の電源電圧、例えば５Ｖの回路電源電圧に変換する。スイッチング回路３０は、電池パック１００と電動工具２００とのマイナス端子間に接続されており、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に、後述するマイコン５０２のスイッチング周波数及びスイッチングデューティに応じた信号が入力されることにより、電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖが電動工具２００に対応した電圧１２Ｖに変換される。また、電池パック１００の保護ＩＣ１２０から放電停止信号がＬＤ端子を介してＦＥＴ３１のゲート端子に入力されるとＦＥＴ３１はオフし、電池パック１００と電動工具２００間の閉回路を遮断する。なお、スイッチング回路３０は、電池パック１００と電動工具２００のプラス端子間に接続されてもよい。

スイッチ５０５は、マイコン５０２に接続されており、電圧変換を行うか否かを選択する。すなわち、電池パック１００の電圧変換を行わない場合にはスイッチ５を位置５Ａ（図６）に設定して、スイッチ５０５のスイッチピン５０５Ｃを例えば５Ｖの定電圧の端子５０５Ａに接続する。電池パック１００の電池電圧を所定の電圧、すなわち１２Ｖに変換して電動工具２００に出力する際には、スイッチ５を位置５Ｂに設定して、スイッチ５０５をグランドラインに接続された端子５０５Ｂに接続する。このとき、マイコン５０２がスイッチ５０５の状態を検出する。

サーミスタ５０６は、ＦＥＴ３１の温度を検出するもので、定電圧回路１０の出力電圧すなわち５Ｖを抵抗７とサーミスタ５０６で分圧し、その分圧値をマイコン５０２に出力する。

マイコン５０２は、電動工具２００のスイッチ２０２のオン動作に対応して、電源供給回路２０、電池電圧検出回路５４０および定電圧回路１０を介して例えば５Ｖの回路電源電圧が供給されることで動作可能となり、電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にＧＮＤレベルの信号を入力し、ＦＥＴ２１のオン状態を維持する。また、マイコン５０２は、スイッチ５０５の状態に応じてスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のスイッチング周波数とデューティを制御する。すなわち、スイッチ５０５が端子５０５Ａに接続されている場合には、電圧変換を行わないのでデューティ１００％の信号をスイッチング回路３０のＦＥＴ３１に出力する。また、スイッチ５０５が端子５０５Ｂに接続されている場合には、電動工具２００が駆動可能な所定の電圧（１２Ｖ）に変換させるために、パルス的な信号（デューティ８３％）をスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に出力する。

また、マイコン５０２は、ＦＥＴ３１の温度を監視し、検出された温度に応じてスイッチングのデューティを制御する。さらに、電池電圧検出回路５４０で検出された電池電圧を監視することにより過電流または過放電が検知されると、ＦＥＴ３１のゲート信号をオフして電池パック１００と電動工具２００間の閉回路を遮断する。加えて、電源供給回路２０から電源が供給される時間をカウントし、所定時間経過するとＦＥＴ２１をオフする信号を出力し、電源供給回路２０をオフすることによりマイコン５０２への電源供給を遮断する。

以下、図１３のフローチャートを参照しながら、電池パック１００、アダプタ５００および電動工具２００の動作を説明する。電動工具２００本体のトリガとなるスイッチ２０２をオンする(ステップ５１１)。電動工具２００のスイッチ２０２がオンされると、スイッチング回路３０を構成するＦＥＴ３１のドレイン端子に電圧が印加される。これにより、電源供給回路２０のＦＥＴ２２のゲート端子に電圧が印加されるためＦＥＴ２２がオンし、ＦＥＴ２２のオンによりＦＥＴ２１もオンする。よって、定電圧回路１０には電池電圧が供給されることになる。定電圧回路１０に電源電圧が供給されると、定電圧回路１０は電源電圧を例えば、５Ｖの回路電源電圧に変換し、マイコン５０２に供給する(ステップ５１２)。電源電圧検出回路５４０からマイコン５０２に所定電圧が入力されると、マイコン５０２は電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にＧＮＤ（Ｌ）レベルの信号を入力し、ＦＥＴ２１のオン状態を維持する(ステップ５１３)。

また、マイコン５０２は、例えば５Ｖの回路電源電圧が入力されると、電圧切換スイッチ５０５が電圧変換を行う状態（オン状態）か否かを判断する(ステップ５１４)。スイッチ５０５からの入力がグランドレベルの場合（端子５０５Ｂに接続）、マイコン５０２は、本実施の形態においては電池パック１００の出力電圧１４．４Ｖを電動工具２００の駆動電圧１２Ｖに変換するため、所定周波数のデューティ８３％のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる(ステップ５１５)。スイッチ５０５からの入力電圧が例えば５Ｖの場合、マイコン５０２は、電圧変換を行わないと判断して所定周波数のデューティ１００％のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる(ステップ５１６)。

ここで、ＦＥＴ３１をスイッチングすることによりＦＥＴ３１の温度が上昇して破壊する恐れがあるため、サーミスタ５０６によりＦＥＴ３１の温度を検出する（ステップ５１７）。サーミスタ５０６が検出するＦＥＴ３１の温度が１２０℃以下の場合には、ステップ５２０に進む(ステップ５１７のＮｏ)。１２０℃を超える場合には(ステップ５１７のＹｅｓ)、スイッチングデューティを３０％に低下させて、ＦＥＴ３１の温度上昇を抑制する(ステップ５１８)。ＦＥＴ３１の温度が１００℃以上の場合には、ステップ５１８を繰り返す(ステップ５１９のＮｏ)。ＦＥＴ３１の温度が１００℃未満になったら(ステップ５１９のＹｅｓ)、ステップ５２０に進む。

ステップ５２０では過電流検出を行う。すなわち、電池電圧検出回路５４０で、電池電圧が１１Ｖ未満の状態が１秒以上継続すると(ステップ５２０のＹｅｓ)、ステップ５２４に進み、そうでない場合にはステップ５２１に進む(ステップ５２０のＮｏ)。

ステップ５２１では後述の過放電検出を行う。すなわち、電池電圧検出回路５４０で、電池電圧が８Ｖ未満の状態になると(ステップ５２１のＹｅｓ)、ステップ５２４に進み、そうでない場合にはステップ５２２に進む(ステップ５２０のＮｏ)。

ステップ５２２では後述の省電力機能が働く。すなわち、アダプタ５００のマイコン５０２で回路電源電圧が供給開始（スイッチ２０２が一度オン）されてから１０時間が経過すると (ステップ５２２のＹｅｓ)、ステップ５２４に進み、そうでない場合にはステップ５２３に進む(ステップ５２０のＮｏ)。

ステップ５２３では、電池パック１００のＬＤ端子からＬＤ信号が入力されたか否かを判断する。上述したように、電池パック１００は過放電防止機能および過電流防止機能を有しており、いずれかを検知するとＬＤ端子を介して過放電信号または過電流信号が放電停止信号として出力する。この放電停止信号が入力された場合には(ステップ５２２のＹｅｓ)、ステップ５２４に進み、そうでない場合にはステップ５１１に戻る(ステップ５２０のＮｏ)。

ステップ５２４では、ＦＥＴ３１のゲート信号をオフして、ＦＥＴ２１のゲート信号をＨにして、マイコン５０２の電源をオフし(ステップ５２５)、ステップ５１１に戻る。

なお、過電流検出（ステップ５２０及びステップ５２３）と過放電検出（ステップ５２１及びステップ５２３）をそれぞれ電池電圧検出回路５４０と保護ＩＣ１２０の両方で行っているため、ＬＤ端子が接触不要になり保護ＩＣ１２０からの放電停止信号がアダプタ１に入力されなくなった場合でも、電池電圧検出回路５４０により検出しているため、確実に過電流及び過放電を防止することができる。

このようにしてアダプタ５００により変換された１２Ｖの電圧はアダプタ５００のプラス端子およびマイナス端子を介して電動工具２００に供給され、モータ２０１を回転させて電動工具２００を駆動すると共に、過放電及び過電流を確実に防止することができる。

電動工具２００のスイッチ２０２がオフされると、モータ２０１は電圧が供給されなくなり、停止する。アダプタ５００においては、電池パック１００から電源供給回路２０および定電圧回路１０を介してマイコン５０２への例えば５Ｖの回路電源電圧供給は継続している。一方、マイコン５０２は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されてからの時間をカウントしており、所定時間経過するまではＦＥＴ２１のオン状態を継続することで、電源供給回路２０および定電圧回路１０は駆動されている。所定時間経過すると、マイコン５０２はＦＥＴ２１をオフする信号を出力し、それにより電源供給回路２０がオフされ、アダプタ５００への電池パック１００からの電源供給が遮断される。
（過電流防止機能および過放電防止機能）

本実施の形態においては、マイコン５０２は、上記したように、過電流検出機能と過放電検出機能とを有している。マイコン５０２は、電池電圧検出回路５４０で電池パック１００の電池電圧を検出することにより過電流および過放電を監視している。検出された電圧が例えば１１Ｖ等の一定値を下回った状態が所定時間例えば１秒以上継続すると、過電流と判断する。また、検出された電圧が例えば８Ｖ等の一定値を下回ると、過放電と判断する。マイコン５０２が過放電または過電流と判断すると、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子にオフ信号を入力し、電池パック１００と電動工具２００間の閉回路を開放して電池パック１００から電動工具２００への電力の供給を遮断する。その後、マイコン５０２はＦＥＴ２１のゲート信号をＨにして電源供給回路２０をオフすることで、電池パック１００からアダプタ５００への電源供給も遮断されてマイコン５０２の電源がオフされる。なお、上記したように電池パック１００の保護ＩＣ１２０でも過電流及び過放電を検出している。

これらの過放電防止機能、過電流防止機能により、電池パック１００の過放電や過電流を防止することができ、電池パック１００の異常発熱や、モータ２０２のロック等の異常動作を防止するとともに、電池パック１００の故障や寿命低下を防止することができる。
（省電力機能）

本実施の形態においては、上記のように、マイコン５０２に電池パック１００のエネルギを無駄に消費しないようにするための省電力機能が備えられている。すなわち、マイコン５０２は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されるとその時間をカウントし、例えば１０時間等の所定時間経過（トリガ２０２が一度オンしてから）するとＦＥＴ２１をオフする信号を出力するので電源供給回路２０がオフされ、マイコン５０２への電源供給が遮断されることになる。

よって、電動工具２００のスイッチ２０２がオフされているときや電動工具２００が接続されていないとき、電動工具のスイッチ２０２が一度オンされて所定時間が経過したときには、アダプタ５００内での回路の動作を制限することになり、電池パック１００の消費電力を抑制することができる。すなわち、電動工具２００の動作後、所定時間はアダプタ５００の電源供給回路２０等の内部回路だけ動作させ、所定時間経過後は、ＦＥＴ３１をオフし、その後ＦＥＴ２１をオフすることで電源供給回路２０をオフにし、省電力化を実現している。

また、電動工具２００の使用方法によっては過電流を誤検出してしまう場合がある。すなわち、電動工具２００のスイッチ２０２を半引き状態（トルクを落とす）で所定時間使用する場合、プラス端子の電圧（電池電圧）の変動が生じてしまい、電池パック１００の電流検出抵抗で検出される電流値が変動し、その結果、保護ＩＣ１２０が過電流を誤検出して、ＬＤ端子を介して放電停止信号を出力してＦＥＴ３１をオフしてしまう。そこで、電池電圧検出回路５４０でも過電流を検出しているため、ＬＤ端子から放電停止信号が出力されても、電池電圧検出回路５４０により電池電圧が所定値以上の場合には、ＬＤ端子からの信号を無効にして、マイコン５０２からＦＥＴ３１のオンを維持する信号を出力する構成としても良い。

以上詳細に説明したように、第１の実施の形態の第２の変形例による電池パック１００、アダプタ５００および電動工具２００によれば、電池パック１００と電動工具２００との差込形式が異なる場合、または電池パック１００の出力電圧と電動工具２００の駆動電圧とが異なる場合にも、アダプタ５００を介することで電池パック１００により電動工具２００を駆動させることが可能になる。また、スイッチ５により出力電圧を選択できるので、電動工具２００の定格電圧を超えた電圧を入力することを防止できる。また、電池パック１００に加えてアダプタ５００のマイコン５０２も省電力機能、過放電防止機能、および過電流防止機能を有しているので、より効率よく安全に電動工具２００を使用することができる。

上述した第１の実施の形態の第２の変形例は、図１４に示したように動作させてもよい。図１４に示したフローチャートは図１３に示したフローチャートと大略同じであるが、ステップ５１４において電圧切換スイッチ５０５がオン状態であると判断した場合に（ステップ５１４がＹｅｓ）、直ちにステップ５１５を実行するのではなく、電池電圧が１２Ｖより大きいか否かを判断するステップ５１Ｘが追加されている点で異なっている。以下、追加されたステップ５１Ｘ前後の動作を説明する。その他の部分の動作は、図１３に示したフローチャートと同じであり、同一のステップ番号を付してある。

マイコン５０２は、例えば５Ｖの回路電源電圧が入力されると、電圧切換スイッチ５０５が電圧変換を行う状態（オン状態）か否かを判断し(ステップ５１４)、スイッチ５０５からの入力電圧が、例えば、５Ｖの場合、マイコン５０２は、電圧変換を行わないと判断して所定周波数のデューティ１００％のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる(ステップ５１６)。この点は、図１３のフローチャートに示した動作と同じである。しかし、スイッチ５０５からの入力がグランドレベルの場合には、電池電圧検出手段５４０によって電池電圧を検出し、電池電圧が所定値以上か否かをマイコン５０２によって判断する（ステップ５１Ｘ）。この点が図１３に示したフローチャートと異なっている。本実施の形態においては、電池パック１００の出力電圧１４．４Ｖを電動工具２００の駆動電圧１２Ｖに変換するため、電池電圧検出手段５４０によって検出した電池電圧が１２Ｖ以上か否かを判断するのが好ましい。電池電圧が１２Ｖ以上の場合、マイコン５０２は、所定周波数のデューティ８３％のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる（ステップ５１５）。即ち、図１５に示すように、電池電圧が１４．４Ｖであれば１２Ｖ（実効値）が電動工具２００に出力され、電池電圧が１２Ｖ以上であり１４．４Ｖ以下であれば、電池電圧の８３％に相当する電圧が電動工具２００に出力される。

また、電池電圧が１２Ｖよりも低いときは、ステップ５１６に進み、マイコン５０２は、所定周波数のデューティ１００％のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる。これは電池パック１００の保護ＩＣ１２０で過電流検出をする場合、スイッチングしている状態では正確な電流値を検出できないため、電池電圧が１２Ｖよりも低いときは過電流の可能性があるとマイコン５０２が判断し、デューティ１００％の状態で保護ＩＣ１２０で正確に過電流検出できるようにするためである。

上記説明では、電池電圧が１２Ｖ以上のときは所定周波数のデューティ８３％を出力するように制御を行っているが、これに限られるものではない。電池電圧が１２Ｖ以上のときはマイコン５０２によって電池電圧を常に監視しながらアダプタ５００からの出力電圧の実効値が１２Ｖになるように、最適なデューティ比を演算しＦＥＴ３１を制御しても良い。この場合、電池電圧が１２Ｖ以上の領域においてはアダプタ５００からの出力電圧の実効値を常に一定に保つことができるため、電池電圧が低下した場合であってもこれに影響されることなく電動工具２００を安定した電力で使用することが可能となる。
（第２の実施の形態）

以下、本発明の第２の実施形態について、図１６を参照して詳細に説明する。図１６は、本発明の第２の実施形態に係るアダプタ６００と、それに接続される電池パック１００と電動工具７００の接続状態を示した回路図である。第１の実施形態またはその変形例と同様の構成、動作を有するものについては同一番号を付し、説明を省略する。

第２の実施形態に係るアダプタ６００の使用状態の外観は、第１の実施の形態およびその第１および第２の変形例における外観と実質的に同一である。アダプタ６００は、電動工具７００と、電動工具７００の定格電圧よりも低い電圧を出力する電池パック１００とを機械的および電気的に接続し、使用可能とする機器である。例えば、アダプタ６００は、電池パック１００とはスライド式に接続され、電動工具７００とは差し込み式に接続可能であるように構成されている。

まず、電池パック１００をアダプタ６００を介して電動工具７００の電源として使用する際の機器内部の構成について説明する。電池パック１００については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、電動工具７００は、電動工具２００のモータ２０１をモータ７０１に、ダイオード２０３をダイオード７０３に、スイッチ２０２をスイッチ７０２に代えたものであり、定格電圧が例えば１４．４Ｖの電池パック１００の出力電圧より高いことが電動工具２００と異なっているが、基本的な構成および動作は実質的に同一である。

アダプタ６００は入力電圧、すなわち電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖを昇圧させ、電動工具７００の定格電圧に対応する電圧に変換する。このため、第１の実施の形態において説明したスイッチ５の位置Ｂは、第２の実施の形態によるアダプタ６００においては、例えば１８Ｖ等、電池パック１００の出力電圧よりも高い電圧値を示す位置にすることができる。

アダプタ６００は、電池パック１００のプラス端子と電気的に接続されるプラス端子と、マイナス端子と電気的に接続されるマイナス端子と、電池パック１００の電池状態信号を出力するＬＤ端子と電気的に接続されるＬＤ端子と、電動工具７００のプラス端子及びマイナス端子と電気的に接続されるプラス端子及びマイナス端子とを備えると共に、定電圧回路１０、電源供給回路２０、スイッチング回路３０、電池電圧検出回路５４０、マイコン６０２、スイッチ５０５およびサーミスタ５０６、インダクタ６０８、ダイオード６０４、コンデンサ６０９および停止信号検出回路６５０から主に構成されている。

アダプタ５００とアダプタ６００との相違は、昇圧用のインダクタ６０８、コンデンサ６０９およびコンデンサ６０９の放電防止用のダイオード６０４、スイッチング回路３０が兼用していた電動工具７００のスイッチ７０２のオンオフおよび放電停止信号を検出する停止信号検出回路６５０を設け、マイコン５０２をマイコン６０２に代えるとともに、スイッチング回路３０をインダクタ６０８とマイナス端子との間に設けるようにしたことである。

停止信号検出回路６５０は、ＦＥＴ６５１、抵抗６５２、抵抗６５３およびツェナーダイオード６５４から構成されている。停止信号検出回路６５０のＦＥＴ６５１は、電動工具７００のスイッチ７０２のオン動作に対応して、後述するマイコン６０２からゲート信号（ＦＥＴ６５１のオン信号）が供給されると電池パック１００と電動工具７００とのマイナス端子間を接続する。また、マイコン６０２または電池パック１００の過電流防止機能、過放電防止機能または省電力機能による放電停止信号が入力されるとＦＥＴ６５１がオフされ、電池パック１００と電動工具７００とのマイナス端子間の接続を開放して電池パック１００からの電力供給を遮断する。

電源供給回路２０は、電動工具７００のスイッチ７０２のオン動作に対応して、ＦＥＴ２２がオンされるとＦＥＴ２１がオンし、電池電圧検出回路５４０および定電圧回路１０に電池電圧を供給する。

マイコン５０２とマイコン６０２との相違は、過電流防止機能、過放電防止機能または省電力機能等による放電停止信号を、スイッチング回路３０ではなく停止信号検出回路６５０に出力するようにしたことである。そのほかはマイコン５０２と実質的に同一の動作を行う。

すなわちマイコン６０２は、電動工具７００のスイッチ７０２のオン動作に対応して、電源供給回路２０、電池電圧検出回路５４０および定電圧回路１０を介して例えば５Ｖの回路電源電圧が供給されることで動作可能となり、電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にＧＮＤレベルの信号を入力し、ＦＥＴ２１のオン状態を維持する。また、マイコン６０２は、スイッチ５０５の状態に応じてスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のスイッチング周波数とデューティを制御するとともに、ＦＥＴ３１の温度を監視し、検出された温度に応じてスイッチングのデューティを制御する。すなわち、スイッチ５０５が端子５０５Ａに接続されている場合には、電圧変換を行わないのでＦＥＴ３１をオフ状態に維持する。また、スイッチ５０５が端子５０５Ｂに接続されている場合には、電動工具２００が駆動可能な所定の電圧に変換（昇圧）させるために、パルス的な信号をスイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に出力する。

さらに、マイコン６０２は、電源供給回路２０から電源が供給される時間をカウントし、所定時間経過するとＦＥＴ２１をオフする信号を出力し、電源供給回路２０をオフすることによりマイコン６０２への電源供給を遮断する。

スイッチング回路３０は、上述のようにインダクタ６０８とマイナス端子との間に接続されており、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１のゲート端子に、後述するマイコン６０２のスイッチング周波数及びスイッチングデューティに応じた信号が入力されることにより、オンオフする。

インダクタ６０８は、ＦＥＴ３１がオンの間は電池パック１００のプラス端子およびマイナス端子間に形成される電流路によりエネルギを蓄積され、ＦＥＴ３１がオフのときは、ダイオード６０４を介してエネルギを出力する。

ダイオード６０４は、ＦＥＴ３１がオンの間はコンデンサ６０９の放電を防止し、オフの間はインダクタ６０８から電動工具７００およびコンデンサ６０９への電流路となる。

コンデンサ６０９は、ＦＥＴ３１がオンの間は蓄積されたエネルギを電動工具７００に供給し、ＦＥＴ３１がオフのときは、電池パック１００の電源電圧に加えてインダクタ６０８に蓄積されたエネルギにより充電される。

すなわち、ＦＥＴ３１をオンすることでインダクタ６０８にエネルギを蓄積し、ＦＥＴ３１をオフすることでインダクタ６０８のエネルギとコンデンサ６０９の充電電圧とを加算した電圧（昇圧電圧）を電動工具７００に供給することができる。

以下、上記のように構成される電池パック１００、アダプタ６００および電動工具７００の動作について説明する。電動工具７００のスイッチ７０２がオンされると、停止信号検出回路６５０のＦＥＴ６５１のドレイン端子に電圧が印加され、電源供給回路２０のＦＥＴ２２のゲート端子に電圧が印加されるためＦＥＴ２２がオンし、ＦＥＴ２２のオンによりＦＥＴ２１もオンする。これにより定電圧回路１０には電池電圧が供給されることになる。定電圧回路１０に電源電圧が供給されると、定電圧回路１０は電源電圧を例えば５Ｖの回路電源電圧に変換し、マイコン６０２に供給する。マイコン６０２は、電源電圧が供給されるとＦＥＴ６５１にゲート信号（オン信号）を出力してＦＥＴ６５１をオンさせ、電池パック１００と電動工具７００の閉回路を形成する。また、マイコン６０２は電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にＧＮＤ（Ｌ）レベルの信号を入力し、ＦＥＴ２１のオン状態を維持する。

また、マイコン６０２は、例えば５Ｖの回路電源電圧が入力されると、電圧切換スイッチ５０５がオン（端子５０５Ｂ側：グランドレベル）か否かを判断する。オンの場合、マイコン６０２は、本実施の形態においては電池パック１００の出力電圧を電動工具７００の駆動電圧に昇圧して変換するため、昇圧したい割合に応じたデューティの所定周波数のパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる。一方、切換スイッチ５０５がオフ（端子５０５Ａ側）の場合、マイコン５０２は、電圧変換を行わないと判断しＦＥＴ３１のオフ状態を維持する。

ここで、サーミスタ５０６によりＦＥＴ３１の温度を検出する。定電圧回路１０の出力（５Ｖ）を抵抗７とサーミスタ５０６により分圧し、その分圧値により温度を検出する。サーミスタ５０６の温度検出によりＦＥＴ３１の温度が１２０℃を超える場合にはスイッチングデューティを低下させて、例えば１００℃未満になるまでＦＥＴ３１の温度上昇を抑制する。

本実施の形態においては、ＦＥＴ３１がオン場合には、電池パック１００のプラス端子とマイナス端子との間にインダクタ６０８とＦＥＴ３１とを介した電流路が形成され、インダクタ６０８にエネルギが蓄積される。オフの場合には、インダクタ６０８に蓄積されたエネルギが電池パック１００の出力電圧に加算されて、ダイオード６０４を介して電動工具７００およびコンデンサ６０９に供給される。このとき、コンデンサ６０９は充電される。コンデンサ６０９に充電されたエネルギは、ＦＥＴ３１がオンの間、電動工具７００に供給される。電動工具７００に供給される電圧は、電池パック１００の出力電圧に対し、ＦＥＴ３１のオフ時間に対するオン時間とオフ時間とを加算した時間の割合に比例して昇圧されることになる。

また、本実施の形態においても第１の実施の形態の第２変形例における電池パック１００およびアダプタ５００と同様、過電流防止機能、過放電防止機能および省電力機能を有している。上述のようにこのときマイコン６０２は、電池電圧検出回路５４０により過電流または過放電を検出すると放電停止信号を停止信号検出回路６５０のＦＥＴ６５１に出力するため、電力供給が停止される。また、保護ＩＣ１２０でも過電流及び過放電を検出しており、その検出信号（放電停止信号）によりＦＥＴ６５１を遮断する。なお、停止信号検出回路６５０は、電池パック１００と電動工具７００のプラス端子間に接続されてもよい。

このようにしてアダプタ６００により昇圧された電圧はアダプタ６００のプラス端子およびマイナス端子を介して電動工具７００に供給され、モータ７０１を回転させて電動工具７００を駆動する。

電動工具７００のスイッチ７０２がオフされると、モータ７０１は電圧が供給されなくなり、停止する。アダプタ６００においては、電池パック１００から電源供給回路２０および定電圧回路１０を介してマイコン６０２への例えば５Ｖの回路電源電圧供給は継続している。一方、マイコン６０２は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されてからの時間をカウントしており、所定時間経過するまではＦＥＴ２１のオン状態を継続することで、電源供給回路２０および定電圧回路１０は駆動されている。所定時間経過すると、マイコン６０２はＦＥＴ２１をオフする信号を出力し、それにより電源供給回路２０がオフされ、アダプタ７００への電池パック１００からの電源供給が遮断される。

以上詳細に説明したように、第２の実施の形態による電池パック１００、アダプタ６００および電動工具７００によれば、電池パック１００と電動工具７００との差込形式が異なる場合、または電池パック１００の出力電圧が電動工具７００の定格電圧よりも低い場合にも、アダプタ６００を介することで電池パック１００の出力電圧を昇圧して電動工具７００を効率よく駆動させることが可能になる。また、アダプタ７００のマイコン６０２も省電力機能、過放電防止機能、および過電流防止機能を有しているので、より効率よく安全に電動工具７００を使用することができる。
（第３の実施の形態）

以下、本発明の第３の実施形態について、図１７を参照して詳細に説明する。図１７は、本発明の第３の実施形態に係るアダプタ８００と、それに接続される電池パック１００と電動工具７００の接続状態を示した回路図である。第１の実施形態またはその変形例または第２の実施の形態と同様の構成、動作を有するものについては同一番号を付し、説明を省略する。

第３の実施形態に係るアダプタ８００の使用状態の外観は、第２の実施の形態の変形例における外観と実質的に同一である。アダプタ８００は、電動工具７００と、電動工具７００の定格電圧よりも低い電圧を出力する電池パック１００とを機械的および電気的に接続し、使用可能とする機器である。例えば、アダプタ８００は、電池パック１００とはスライド式に接続され、電動工具７００とは差し込み式に接続可能であるように構成されている。

まず、電池パック１００をアダプタ８００を介して電動工具７００の電源として使用する際の機器内部の構成について説明する。電池パック１００、電動工具７００については、第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。

アダプタ８００は入力電圧、すなわち電池パック１００の電池電圧１４．４Ｖを昇圧させ、電動工具７００の定格電圧に対応する電圧に変換する。アダプタ８００は、電池パック１００のプラス端子と電気的に接続されるプラス端子と、マイナス端子と電気的に接続されるマイナス端子と、電池パック１００の電池状態信号を出力するＬＤ端子と電気的に接続されるＬＤ端子と、電動工具７００のプラス端子及びマイナス端子と電気的に接続されるプラス端子及びマイナス端子とを備えると共に、定電圧回路１０、電源供給回路２０、スイッチング回路３０、電池電圧検出回路５４０、マイコン８０２、スイッチ５０５およびサーミスタ５０６、トランス８０８、ダイオード６０４、コンデンサ６０９および停止信号検出回路５０から主に構成されている。

アダプタ６００とアダプタ８００とはともに昇圧機能を有するアダプタであるが、両者の相違は、マイコン６０２に代えてマイコン８０２が設けられ、昇圧用のインダクタ６０８に代えてトランス８０８が設けられ、トランス８０８の２次側にダイオード６０４とコンデンサ６０９が設けられていることである。

トランス８０８は、１次側にインダクタ８０１、２次側にインダクタ８０３を備えており、インダクタ８０１が電池パック１００側のプラス端子とスイッチング回路３０との間に接続されている。インダクタ８０３は、ダイオード６０４を介して電動工具７００側のプラス端子とマイナス端子との間に接続されている。コンデンサ６０９は、電動工具７００側のプラス端子とマイナス端子との間に接続されている。トランス８０８は、スイッチング回路３０のＦＥＴ３１に所定周波数の所定のデューティのパルス信号が入力することにより、そのパルス信号のデューティおよびインダクタ８０１とインダクタ８０３との巻数比に応じて、電動工具７００に与える電圧を変化させることができるため、電池電圧を昇圧するだけでなく降圧することも可能である。

ダイオード６０４は、ＦＥＴ３１のオンオフに応じて生じるインダクタ８０３の交流電圧を整流し、コンデンサ６０９とともに、整流平滑回路を形成する。

このとき、ダイオード６０４はコンデンサ６０９の放電防止用であり、コンデンサ６０９は、ＦＥＴ３１のオンオフに応じて充放電しながら出力電圧を平滑する。

マイコン８０２とマイコン６０２との相違は、スイッチ５０５のオンオフに応じてＦＥＴ３１へ出力される信号である。本実施の形態においては、スイッチ５０５がオンの場合、インダクタ８０１とインダクタ８０３との巻数比に応じて所定周波数のパルス信号のデューティを調整し、電動工具７００側に所望の電圧値の出力電圧を出力させる。また、スイッチ５０５がオフの場合にも、インダクタ８０１とインダクタ８０３との巻数比に応じて所定周波数のパルス信号のデューティを調整し、電池パック１００と同一の出力電圧を出力させる。

以下、上記のように構成される電池パック１００、アダプタ８００および電動工具７００の動作について説明する。電動工具７００のスイッチ７０２がオンされると、停止信号検出回路６５０のＦＥＴ６５１のドレイン端子に電圧が印加され、電源供給回路２０のＦＥＴ２２のゲート端子に電圧が印加されるためＦＥＴ２２がオンし、ＦＥＴ２２のオンによりＦＥＴ２１もオンする。これにより定電圧回路１０には電池電圧が供給されることになる。定電圧回路１０に電源電圧が供給されると、定電圧回路１０は電源電圧を例えば５Ｖの回路電源電圧に変換し、マイコン８０２に供給する。また、マイコン８０２は電源供給回路２０のＦＥＴ２１のゲート端子にＧＮＤ（Ｌ）レベルの信号を入力し、ＦＥＴ２１のオン状態を維持する。

また、マイコン８０２は、例えば５Ｖの回路電源電圧が入力されると、電圧切換スイッチ５０５がオンか否かを判断する。オン（電圧変換を行う）の場合、マイコン８０２は、本実施の形態においては電池パック１００の出力電圧を電動工具７００の駆動のための所望の電圧に変換するため、所定周波数の所定デューティのパルス信号をＦＥＴ３１に出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる。このスイッチングによりトランス８０８で電磁誘導により起電力が発生し、電動工具７００のプラス端子とマイナス端子との間に所望の出力電圧が出力される。切換スイッチ５０５がオフの場合、マイコン５０２は、電圧変換を行わないと判断し、所定周波数の上記電圧変換をする場合と異なる所定デューティのパルス信号を出力し、ＦＥＴ３１をスイッチングさせる。このスイッチングによりトランス８０８で電磁誘導により起電力が発生し、電動工具７００のプラス端子とマイナス端子との間に電池パック１００の出力電圧と同一の出力電圧が出力される。

ここで、サーミスタ５０６によりＦＥＴ３１の温度を検出する。定電圧回路１０の出力（５Ｖ）を抵抗７とサーミスタ５０６により分圧し、その分圧値により温度を検出する。サーミスタ５０６の温度検出によりＦＥＴ３１の温度が１２０℃を超える場合にはスイッチングデューティを低下させて、例えば１００℃未満になるまでＦＥＴ３１の温度上昇を抑制する。

本実施の形態においては、電圧変換をする場合にもしない場合にもＦＥＴ３１にパルス信号を出力する。電動工具７００に供給される電圧は、インダクタ８０１とインダクタ８０３との巻数比とパルス信号のデューティに応じて昇圧されることになる。なお、降圧することも可能である。

また、本実施の形態においても第１から第３の実施の形態における電池パックおよびアダプタと同様、過電流防止機能、過放電防止機能および省電力機能を有している。上述のようにこのときマイコン８０２は、電池電圧検出回路５４０により過電流または過放電を検出すると放電停止信号を停止信号検出回路６５０のＦＥＴ６５１に出力するため、電力供給が停止される。また、電池パック１００の保護ＩＣ１２０により過電流または過放電が検出された場合にもＬＤ端子を介して放電停止信号を出力しＦＥＴ６５１をオフする。なお、停止信号検出回路６５０は、電池パック１００と電動工具７００のプラス端子間に接続されてもよい。

このようにしてアダプタ８００により昇圧（降圧）された電圧はアダプタ８００のプラス端子およびマイナス端子を介して電動工具７００に供給され、モータ７０１を回転させて電動工具７００を駆動する。

電動工具７００のスイッチ７０２がオフされると、モータ７０１は電圧が供給されなくなり、停止する。アダプタ８００においては、電池パック１００から電源供給回路２０および定電圧回路１０を介してマイコン８０２への例えば５Ｖの回路電源電圧供給は継続している。一方、マイコン８０２は、電源供給回路２０から回路電源電圧が供給されてからの時間をカウントしており、所定時間経過するまではＦＥＴ２１のオン状態を継続することで、電源供給回路２０および定電圧回路１０は駆動されている。所定時間経過すると、マイコン８０２はＦＥＴ２１をオフする信号を出力し、それにより電源供給回路２０がオフされ、アダプタ８００への電池パック１００からの電源供給が遮断される。

以上詳細に説明したように、第３の実施の形態による電池パック１００、アダプタ８００および電動工具７００によれば、電池パック１００と電動工具７００との差込形式が異なる場合、または電池パック１００の出力電圧が電動工具７００の定格電圧よりも低い場合にも、アダプタ８００を介することで電池パック１００の出力電圧を昇圧して電動工具７００を効率よく駆動させることが可能になる。また、アダプタ７００のマイコン８０２も省電力機能、過放電防止機能、および過電流防止機能を有しているので、より効率よく安全に電動工具７００を使用することができる。
（第４の実施の形態）

次に、アダプタを介さずに電池パック１００を電動工具３００の駆動源とする場合について説明する。上述したように図５は、スライド式の電池パック１００と正規に接続可能な電動工具３００との使用状態を示した図である。図５に示すように、本実施の形態による電池パック１００は、スライド式の電池パック１００と正規に接続可能な電動工具３００と直接接続した状態で電力供給が可能である。

図１８は、本発明の第４の実施形態による電池パック１００と、電池パック１００と正規に接続可能な電動工具３００との接続状態を示した回路図である。

図１８に示すように、電池パック１００はリチウム電池１１１〜１１４からなり、公称電圧は素電池電圧３．６Ｖを４本直列に接続して１４．４Ｖである。電動工具３００は、モータ３０１、スイッチ３０２、電池パック１００が過放電や過電流等の異常状態になった際に電動工具３００の動作をオフ（モータ３０１と電池パック３００間の閉回路を遮断）させるＦＥＴ３０４等の構成部品から構成されている。本実施形態では、電動工具３００は１４．４Ｖ用の電動工具であり、１４．４Ｖの電池パック１００を１４．４Ｖ用の電動工具３００に接続することで正常に動作可能になる。

図１８において、電池パック１００の構成および動作は、第１から第３の実施の形態による電池パック１００と同様である。電動工具３００は、モータ３０１、スイッチ３０２、フライホイールダイオード３０３、ＦＥＴ３０４、プルアップ抵抗３０５、ツェナーダイオード３０６を備えている。モータ３０１、スイッチ３０２は直列に接続され、スイッチ３０２とマイナス端子との間にＦＥＴ３０４のドレイン端子およびソース端子が接続されている。ＦＥＴ３０４のゲート端子は、ＬＤ端子に接続されるとともに、プルアップ抵抗３０５を介してプラス端子に、ツェナーダイオード３０６を介してマイナス端子に接続されている。なお、ＦＥＴ３０４は電池パック１００の電池電圧によりオンされる。すなわち、電動工具３００に電池パック１００を正常に接続するとＦＥＴ３０４はオンされる。

すなわち、ＦＥＴ３０４のゲート端子に電池パック１００からプルアップ抵抗３０５を介して所定電圧が供給され、ＦＥＴ３０４がオンする。そこでスイッチ３０２をオンすると、モータ３０１に電池パック１００から所定電圧が供給され、電動工具３００が駆動される。スイッチ３０２をオフすると、プラス端子とマイナス端子との間の閉回路が遮断され、電動工具３００は駆動を停止する。

電池パック１００の保護ＩＣ１２０は、各リチウム電池１１１〜１１４の過放電検出機能と図示していない過電流検出機能を有し、過放電あるいは過電流状態を検出すると、電池パック１００及び電動工具３００のＬＤ端子を介して放電停止信号を出力してＦＥＴ３０４をオフし、電動工具３００への電力の供給を遮断する。

以上のように、電池パック１００は、電動工具３００と直接に接続して電動工具３００に電力を供給し、駆動させることができる。また、過放電防止機能、および過電流防止機能を有しているので、効率よく安全に電動工具３００を使用することができる。
（第５の実施の形態）

次に、図１９を参照しながら、電池パック１００をアダプタ５５０と接続した状態で充電する場合について説明する。図１９に示すように、アダプタ５５０は、充電器４００と電気的に接続可能な充電端子Ｌ＋を有し、本実施形態では、電動工具２００と電気的に接続可能なプラス端子とは別に充電用のプラス端子（Ｌ＋）を有し、マイナス端子が共通として充電器４００とも電気的に接続可能として構成されている。なお、充電用と放電用のプラス端子を共通にすることも可能であり、この場合、端子数を減らすことができる。

電池パック１００の保護ＩＣ１２０は、上述のように電池組１１０の素電池１１１〜１１４の各電圧を監視しており、例えば、所定電圧以上になっているのに充電し続けている等過充電となった場合に、過充電信号をＬＥ端子およびアダプタ１内部の信号線を介して充電器４００に出力する。また、上述のように保護ＩＣ１２０は、電池組１１０の電流を監視しており、電流が所定値を下回ると満充電と判断し、満充電信号をＬＥ端子およびアダプタ１内部の信号線を介して充電器４００に出力することで充電を停止する。また、識別抵抗１３２による電池の種類または素電池数に応じた電池種別信号を、Ｔ端子およびアダプタ１内部の信号線を介して充電器４００に出力する。さらに、サーミスタ１３０で検出される電池温度に応じた温度信号を、ＬＳ端子およびアダプタ１内部の信号線を介して充電器４００に出力する。充電器４００は、Ｔ端子、ＬＳ端子からの電池種類信号、温度信号等に基づいて充電電流、充電電圧を制御し、電池パック１００を充電する。また、電池パック１００の電池電圧も検出している。

アダプタ５５０は、第１の実施の形態の第２変形例で説明した５００と実質的にほぼ同一である。しかし、図１から図３を参照しながら説明した挿入部１Ｂの端子９は、本実施の形態によるアダプタ５５０においては充電端子Ｌ＋、プラス端子、マイナス端子、ＬＤ端子、ＬＥ端子、Ｔ端子、およびＬＳ端子の７個設けられることになる。また、充電器４００側の端子は充電端子Ｌ＋、マイナス端子、ＬＥ端子、Ｔ端子、ＬＳ端子の５個設けられることになる。

充電器４００は、充電端子Ｌ＋、マイナス端子、ＬＥ端子、Ｔ端子、ＬＳ端子、および電池パック１００に電力を供給する電源回路４０１と、電源回路４０１の動作を制御する制御回路４０２とを有している。電源回路４０１は、充電端子Ｌ＋とマイナス端子とに接続されており、アダプタ５００を介して電池パック１００に電力を供給する。制御回路４０２は、電池パック１００とアダプタ５００を介して接続されるＬＥ端子、Ｔ端子、ＬＳ端子と接続されているとともに、電源回路４０１と接続され、ＬＥ端子、Ｔ端子、ＬＳ端子から入力される信号等に応じて電源回路４０１に制御信号を出力する。

上記のように、アダプタ５５０を介して電池パック１００を充電器４００によって充電する際には、まず、電池パック１００がアダプタ５５０に接続された状態でアダプタ５５０を充電器４００に接続する。充電器４００の制御回路４０２は、アダプタ５５０を介して入力されるＴ端子からの電池種別信号により素電池数（電池の種類）を認識し、それに基づいて充電電圧、充電電流を決定し、電源回路４０１に所定の出力を開始させる。電源回路４０１は、充電端子Ｌ＋およびマイナス端子からアダプタ１を介して電池パック１００に電力を供給する。この場合、充電電流は、マイコン５０２の動作に関係なく、すなわちＦＥＴ３１のオン動作に関係なく、ＦＥＴ３１の回避手段となるダイオードを介して流れるため、充電が可能となる。すなわち、アダプタ１を動作させることなく充電が可能となる。なおこのダイオードは、ＦＥＴ３１に並列に接続され、カソードが電動工具側のマイナス端子にアノードが電池パック１００側のマイナス端子に接続されている。

電池パック１００では、保護ＩＣ１２０により各電池電圧を監視している。ＬＥ端子からの過充電検出信号またはＬＳ端子からの温度異常検出信号がアダプタ５５０を介して入力されると、制御回路４０２は電源回路４０１に出力を停止させる信号を出力し、電源回路４０１は電力の供給を停止する。

また、電池パック１００の満充電検出は、充電器４００の不図示の充電電流検出手段、電池電圧検出手段、電池温度検出手段等により行う。例えば電池パック１００がリチウム電池の場合には、充電電流検出手段で検出した充電電流が満充電電流値以下となったときに満充電と判別し充電を停止する。また、電池パック１００がニカド電池やニッケル水素電池の場合には、電池電圧検出手段により検出した電池電圧がピーク値から所定値降下したときに満充電とする周知の−ΔＶ方式等により満充電を満別する。また、ＬＳ端子から入力された電池温度を電池電池温度検出手段により検出することで満充電を判別することも可能である。

以上のように、電池パック１００は、アダプタ５５０と接続した状態で充電器４００により充電することができる。このようにスライド式の電池パック１００を差込式の充電器で充電する場合には、電池パック１００とアダプタ５５０を電気的に接続したまま、充電器４００の充電端子とアダプタ５５０の端子とを電気的に接続することで充電が可能となる。このとき、アダプタ５５０内に過放電防止機能、過電流防止機能と同様に過充電防止用の保護手段を設けても良い。

以上詳細に説明したように、電池パックの電池電圧を電動工具に必要な所定の電圧に変換する実効電圧変換手段を設けたので、リチウム電池の組み合わせのみで、通常の組み合わせでは実現することが出来ない所定の電圧を任意に出力することができる。また、電動工具のスイッチ動作に対応して定電圧手段に電源供給をするようにしたので電池パックの低消費化を可能にすることができる。更に、電池パックからの過放電や過電流の電池状態信号によって電流供給路を遮断する保護手段を設けたので、電池パックの故障や寿命低下を防止することができる。

なお、本発明によるアダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、それらを備えた電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図２０に示すように、スライドタイプの電池パック１００ａにスライドタイプのアダプタ１ａを装着するようにしてもよいし、図２１に示すように、差し込みタイプの電池パック１００ｂにスライドタイプのアダプタ１ｂを装着するようにしてもよい。また、図２２に示すように、差し込みタイプの電池パック１００ｂに差し込みタイプのアダプタ１ｃを装着するようにしてもよい。図２０に示したスライドタイプの電池パック１００ａは、図１、図３等に示した電池パック１００と同じものである。スライドタイプのアダプタ１ａはスライド式装着部を有する電動工具に装着される。図２１に示した差し込みタイプの電池パック１００ｂは、図１に示したアダプタ１の楕円筒状の挿入部１Ｂと略同一の形状を有する挿入部を有している。本来、差し込みタイプの電池パック１００ｂは、その挿入部を電動工具２００のハンドル部２００Ｂ（図４参照）内に形成された中空部に差し込んで使用することを企図したものであるが、図２１は、斯様な形状の電池パック１００ｂをスライドタイプのアダプタ１ｂに形成された空間（点線で示した部分）に差し込み、アダプタ１ｂをスライド式装着部を有する電動工具に装着して使用する例を示したものである。図２２に示した差し込みタイプの電池パック１００ｂは図２１に示した電池パックと同じものである。図２２に示した差し込みタイプのアダプタ１ｃは、図１、図３等に示したアダプタ１と基本的に同じものであるが、電池パック１００ｂの挿入部を受け入れるための空間（点線で示した部分）が形成されている点で図１、図３等に示したアダプタ１とは異なっている。電池パック１００ｂに装着されたアダプタ１ｃは、電池パック挿入部が形成された電動工具に差し込んで使用する。

また、本実施形態では電池パック１００の電池電圧を１４．４Ｖ、電動工具２００の定格電圧を１２Ｖとして説明し、１４．４Ｖから１２Ｖへの電圧変換はスイッチ５により選択するようにしたが、自動的に行うようにしてもよい。この場合、アダプタの出力電圧が、電動工具の定格電圧より大きい値に設定されているときには電動工具に接続することができないように、電圧切換手段と連動して切り換わる接続防止手段を設けても良い。また、スイッチングのデューティを変えて９．６Ｖや７．２Ｖ、１８Ｖや２４Ｖに変圧するようにしてもよい。更に、電池パックとアダプタを一体に構成し（アダプタ機能を電池パックに内蔵）、電池パックで電圧を変圧するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態によるアダプタおよび電池パックの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態よるアダプタを斜め下方から見た斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるアダプタ付電池パックの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による電動工具の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態よるアダプタを電動工具に直接接続した斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるアダプタ付電池パックの平面図である。 本発明の第１の実施の形態によるアダプタ付電池パックの側面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 別の実施形態による図７のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施形態によるアダプタの使用状態を示した回路図。 本発明の第１の実施形態の第１変形例によるアダプタの使用状態を示した回路図。 本発明の第１の実施形態の第２変形例によるアダプタの使用状態を示した回路図。 本発明の第１の実施形態の第２変形例によるアダプタの使用状態を示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態の第２変形例によるアダプタの使用状態を改変したフローチャート。 電池電圧と電動工具への出力電圧の関係を示す図。 本発明の第２の実施形態によるアダプタの使用状態を示した回路図。 本発明の第３の実施形態によるアダプタの使用状態を示した回路図。 本発明の第４の実施形態による電池パックと電動工具とを直接に接続した状態を示した回路図。 本発明の第５の実施形態によるアダプタ付電池パックの充電の状態を示した回路図。 電池パックとアダプタが共にスライドタイプの側面図。 電池パックが差込タイプでアダプタがスライドタイプの側面図。 電池パックとアダプタが共に差込タイプの側面図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ：アダプタ ２：スイッチング制御手段 １０：定電圧回路 ２０：電源供給回路 ３０：スイッチング回路 ４０：電源供給保持回路 １００、１００ａ、１０ｂ：電池パック ２００：電動工具

Claims (10)

1. 第１の端子と、
   電動工具と電気的に接続可能な第２の端子と、
   前記電池パックから前記第１の端子を介して入力された電圧の実効値を変換して前記第２の端子に出力する実効電圧変換手段と、
   を有するアダプタと、
   前記第１の端子と電気的に接続可能な第３の端子と、
   前記アダプタへの電力の供給が異常であることを検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により前記異常が検出された場合に前記アダプタへの電力の供給を停止させる第１の停止手段と、
   を有する電池パックと、
   を備えたアダプタと電池パックとの組み合わせ。
2. 前記実効電圧変換手段は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたスイッチング手段と、
   前記スイッチング手段のオン・オフのタイミングを制御するスイッチング制御手段と、
   を備え、
   前記第１の停止手段は、前記異常検出手段により前記異常が検出された場合に前記スイッチング手段をオフさせることを特徴とする請求項１に記載のアダプタと電池パックとの組み合わせ。
3. 前記アダプタは、
   前記電池パックの電圧を検出するための電池電圧検出手段と、
   前記電池電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下の場合に前記実効電圧変換手段への電力の供給を停止させる第２の停止手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアダプタと電池パックとの組み合わせ。
4. 前記実効電圧変換手段は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたスイッチング手段と、
   前記スイッチング手段の温度を検出するための温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度が所定値以上の場合に前記スイッチング手段をオフさせるスイッチング制御手段と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のアダプタと電池パックとの組み合わせ。
5. 電力供給源に接続される第１端子と、
   電気機器に接続される第２端子と、
   前記電力供給源の電力を変換する変換手段と、
   前記電力供給源が異常の場合に前記変換手段を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする接続機器。
6. 前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、
   前記遮断手段は、該異常検出手段からの信号により遮断されることを特徴とする請求項５に記載の接続機器。
7. 前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   該電圧検出手段により前記電力供給源の異常を検出した場合には前記遮断手段を遮断することを特徴とする請求項５に記載の接続機器。
8. 前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、
   前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   前記異常検出手段および前記電圧検出手段からの少なくとも一方の信号により前記遮断手段を遮断することを特徴とする請求項５に記載の接続機器。
9. 前記電力供給源は少なくとも１つの素電池からなる電池組と、該電池組の異常を検出する異常検出手段を有し、
   前記電力供給源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   前記異常検出手段からの信号にかかわらず前記電圧検出手段からの信号により前記遮断手段を遮断することを特徴とする請求項５に記載の接続機器。
10. 電動機と、
    該電動機と直列に接続されたスイッチと、
    前記電動機の駆動源となる電池パックと、
    該電池パックと電気的に接続可能な第１の端子と、前記電動機と電気的に接続可能な第２の端子とを有するアダプタを備えた電動工具であって、
    前記第１の端子から入力された実効電圧を変換し前記第２の端子から出力する実効電圧変換手段と、
    前記電池パックが異常の場合に前記電動機と前記電池パックとの閉回路を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする電動工具。

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